Tehnike upravljanja i mrežne integracije obnovljivih izvora energije

Opis predmeta

Obnovljivi izvori energije temeljni su stup niskougljičnih energetskih sustava budućnosti. Međutim, njihova nestalnost predstavlja poremećaj na energetskim mrežama koji se adresira odgovarajućim propisima i upravljanjem. Ona također dovodi do čestih značajnih promjena radnog režima agregata obnovljivih izvora energije što je izazovno za njihovo upravljanje. Predmet rasvjetljava ove ključne aspekte te stavlja naglasak na energiju vjetra i Sunca kao najzastupljenije oblike obnovljive energije danas. Obrađuju se sljedeće cjeline. Kapaciteti za integraciju obnovljivih izvora energije u elektroenergetsku mrežu te njihove specifičnosti. Tehnički uvjeti integracije vezani uz napon i frekvenciju. Specifikacije za sposobnost nadilaženja problematične situacije na mreži. Utjecaj pojedinih obnovljivih izvora na okoliš te načini izrade pripadnih studija. Spoj pojedinih vjetroagregata u vjetroelektrani na mrežu i mrežni zahtjevi za priključenje vjetroelektrane. Izvedba i model izmjenjivača kojim se omogućuje spoj na mrežu obnovljivog izvora s istosmjernim međukrugom. Klasičan način vektorskog upravljanja tim izmjenjivačem. Upravljanje njegovom izlaznom snagom. Osnovne komponente i način izvedbe vjetroagregata. Tipovi generatora koje se koristi u vjetrogregatima te načini njihova povezivanja na mrežu putem odgovarajućeg generatorskog pretvarača i putem mrežnog izmjenjivača. Princip upravljanja u pojedinoj konfiguraciji generatora i generatorskog pretvarača. Fizikalni princip generiranja zakretnog momenta vjetroturbine pomoću vjetra te modeliranje tog principa. Osnovni način upravljanja vjetroagregatom za čitav spektar brzina vjetra. Osnovna struktura fotonaponske elektrane. Model fotonaponskog članka, modula i polja. Način izvedbe upravljanja za slijeđenje točke maksimalne snage fotonpaponskog polja.

Ishodi učenja

  1. Objasniti kapacitete za integraciju obnovljivih izvora energije u elektroenergetsku mrežu te njihove specifičnosti pri tome
  2. Reproducirati utjecaj pojedinih obnovljivih izvora energije na okoliš
  3. Objasniti spoj pojedinih vjetroagregata u vjetroelektrani na mrežu te mrežne zahtjeve za priključenje vjetroelektrane
  4. Objasniti izvedbu i model izmjenjivača kojim se omogućuje spoj na mrežu agregata obnovljivog izvora s istosmjernim međukrugom
  5. Koristiti vektorsko upravljanje za upravljanje mrežno vezanog izmjenjivača u agregatu obnovljivog izvora energije
  6. Raščlaniti osnovne komponente i osnovni način izvedbe vjetroagregata
  7. Baratati osnovnim tipovima generatora koje se koristi u vjetroagregatu i načinima upravljanja njima pripadnih generatorskih pretvarača snage
  8. Demonstrirati princip nastajanja zakretnog momenta vjetroturbine iz vjetra te njegov pripadni matematički model
  9. Izvesti osnovnu metodu upravljanja vjetroagregtom za cjelokupni spektar brzina vjetra
  10. Prikazati strujno-naponski model fotonaponskog polja i način njegova upravljanja za držanje točke maksimalne snage

Oblici nastave

Predavanja

prisustvovanje predavanjima nije obavezno

Laboratorij

obavezne laboratorijske vježbe

Tjedni plan nastave

  1. Kapacitet uključivanja obnovljivih izvora energije, Specifičnosti proizvodnje iz obnovljivih izvora energije
  2. Tehnički zahtjevi s obzirom na frekvenciju i napon, Zahtjevi za prolaz kroz stanje kvara
  3. Dodatni troškovi uključivanja obnovljivih izvora energije, Tehnički i ekonomski utjecaj vjetroelektrana na elektroenergetski sustav
  4. Studije utjecaja na okoliš, Električni spoj vjetroagregata u vjetroelektrani, Mrežna pravila i integracija vjetroelektrane u elektroenergetski sustav
  5. Ekvivalentni krug jednofaznog pretvarača s punim mostom; Nelinearni model s pasivnim opterećenjem; Linearni model i funkcija prijenosa, Osnove upravljanja izlaznim naponom i izlaznom snagom, Model pretvarača punog mosta u mrežni priključak
  6. Upravljanje istosmjernom poveznicom i mrežnom stranom pretvarača
  7. Upravljanje fotonaponskim pretvaračem snage izvan režima slijeđenja točke maksimalne snage
  8. Međuispit
  9. Tipovi generatora u vjetroagregatima i pripadne konfiguracije pretvarača snage, Spoj generatora na mrežu putem AC/DC/AC pretvarača snage -- osnovne komponente
  10. Osnovne komponente vjetroagregata, Upravljanje generatorskom stranom pretvarača snage
  11. Modeliranje procesa generiranja aerodinamičkog momenta iz vjetra, Krivulje snage. momenta i potisne sile vjetroagregata
  12. Upravljanje vjetroagregatom za brzine vjetra ispod nominalne, Upravljanje vjetroagregatom za brzine vjetra iznad nominalne, Upravljanje vjetroagregatom u rubnim područjima brzine vjetra, Temeljni sustav upravljanja vjetroagregatom
  13. Upravljanje za slijeđenje točke maksimalne snage
  14. Upravljanje za slijeđenje točke maksimalne snage
  15. Završni ispit

Studijski programi

Literatura

Remus Teodorescu, Marco Liserre, Pedro Rodriguez (2011.), Grid Converters for Photovoltaic and Wind Power Systems, John Wiley & Sons
Qing-Chang Zhong, Tomas Hornik (2012.), Control of Power Inverters in Renewable Energy and Smart Grid Integration, John Wiley & Sons
Bimal K. Bose (2019.), Power Electronics in Renewable Energy Systems and Smart Grid, John Wiley & Sons
(2017.), Mrežna pravila prijenosnog sustava, Narodne novine
(2018.), Mrežna pravila distribucijskog sustava, Narodne novine

Za studente

Izvedba

ID 223085
  Zimski semestar
5 ECTS
R3 Engleski jezik
R1 E-učenje
30 Predavanja
15 Auditorne vježbe
12 Laboratorijske vježbe

Ocjenjivanje

90 izvrstan
80 vrlo dobar
70 dobar
60 dovoljan